HÀN QUỐC – Trong những năm gần đây, pin lithium-ion là thiết bị lưu trữ năng lượng phổ biến; tuy nhiên, chúng mang rủi ro về an toàn. Đối với pin kẽm-ion dựa trên chất điện phân gốc nước có thể trở thành một giải pháp thay thế hiệu quả; chúng vốn an toàn và thân thiện với môi trường. Chúng cũng giảm rủi ro hỏa hoạn và các vấn đề mất kiểm soát nhiệt liên quan đến các loại pin gốc lithium, khiến chúng phù hợp để lưu trữ năng lượng ở quy mô lưới điện. Kẽm cũng có dung lượng cao, dồi dào và độc tính thấp. Thật không may, các bộ thu điện được sử dụng trong pin kẽm-ion, chẳng hạn như lá than chì (graphite), gặp trở ngại trong việc mở rộng quy mô và có các đặc tính cơ học tương đối kém, hạn chế việc sử dụng chúng trong công nghiệp.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu từ Đại học Dongguk (Dongguk University) ở Hàn Quốc đã đề xuất lá thép không gỉ phủ graphene (1) như một bộ thu dòng điện thay thế mới. Phát hiện nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials.
(1) Graphene: là một loại vật liệu siêu mỏng, được tạo ra bằng cách sắp xếp các nguyên tử carbon theo cấu trúc lục giác tuần hoàn và liên kết với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị. Graphene được coi là một trong những vật liệu mạnh nhất, nhẹ nhất và dẻo nhất trên thế giới, với độ dày chỉ khoảng 1 nguyên tử.

Phó Giáo sư Geon-Hyoung An cho biết cải tiến chính của nghiên cứu này là việc sử dụng lá thép không gỉ phủ graphene, hay G@SSF-400, làm bộ thu điện cho pin kẽm-ion. Không giống bộ thu điện thông thường, vật liệu này có thể được sản xuất thông qua lớp phủ graphene đơn giản và xử lý nhiệt để loại bỏ oxit bề mặt. Điều này cho phép mở rộng quy mô công nghiệp và hiệu suất điện hóa cao.

Sự đổi mới này khắc phục được những vấn đề về ăn mòn và độ dẫn điện kém thường thấy trong các hệ thống dựa trên nước và hoạt động ổn định trong điều kiện tải trọng khối lượng lớn, điều này rất cần thiết cho mục đích sử dụng thực tế. Pin cũng thể hiện dung lượng riêng cao vượt 1 mAh cm -2, trong khi vẫn giữ được 88,7% dung lượng sau 1.500 chu kỳ. Vì sản xuất dựa trên công nghệ gia công cuộn (roll-to-roll manufacturing), nên có thể sản xuất ở quy mô lớn, hướng đến mục tiêu thương mại hóa pin kẽm-ion trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng.

Phó Giáo sư Geon-Hyoung đã nói rằng: “Công nghệ này phù hợp với các hệ thống lưu trữ năng lượng ở quy mô lưới điện, đặc biệt là trong các nhà máy tích hợp năng lượng tái tạo. Bằng cách sử dụng pin kẽm-ion gốc nước, phương pháp tiếp cận của chúng tôi cung cấp một giải pháp thay thế không bắt lửa, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường cho các hệ thống pin lithium-ion truyền thống”.

Phát hiện của nghiên cứu đóng góp vào sự chuyển dịch toàn cầu hướng tới các hệ thống năng lượng sạch và bền vững, vì nó giải quyết các rào cản chính trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như chi phí, khả năng mở rộng và an toàn. Bằng cách giảm sự phụ thuộc vào các vật liệu chi phí cao hoặc nguy hiểm, chẳng hạn như những vật liệu được sử dụng trong pin lithium-ion, công nghệ này hỗ trợ phát triển nền kinh tế pin bền vững và tuần hoàn hơn. Nó giúp cải thiện khả năng lưu trữ năng lượng với giá cả phải chăng.

Để xem các tin bài khác về “Pin”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online